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Fig
1: Espectro electromagnético |
Fuentes lumínicas para la fotoactivación en Odontología
Cabanes
Gumbau
Odontólogo.
Miembro de la sociedad española de implantes. Práctica privada.
RESUMEN:
Ante el aumento en la demanda de Odontología estética y conservadora, la
industria ha incrementado sus esfuerzos en el desarrollo y aplicación de nuevas
fuentes de luz cada vez más rápidas y eficaces para la fotoactivación de
materiales clínicos y compuestos blanqueadores.
Los Odontólogos, que hasta hace muy pocos años sólo utilizábamos y conocíamos
un único tipo de lámparas de polimerización, nos vemos ahora obligados a
"navegar" entre múltiples opciones tecnológicas a la hora de elegir
una fuente lumínica adecuada.
Es por tanto imprescindible conocer los tipos y características básicas de las
diferentes tecnologías de fotoactivación para poder decidir cual se adapta
mejor a nuestras necesidades.
Todas las lámparas de fotoactivación existentes actualmente en el mercado,
pueden ser clasificadas, en función del tipo de fuente lumínica que posean, en
cuatro grupos:
1.-
LÁMPARAS HALÓGENAS: CONVENCIONALES O DE ALTA DENSIDAD DE POTENCIA.
2.- LÁMPARAS DE PLASMA (DE ARCO, XENÓN O PAC).
3.- LÁMPARAS LÁSER.
4.- LÁMPARAS DE DIODOS.
PALABRAS
CLAVE:
Lámparas
de fotoactivación, halógenas, plasma, láser, diodos.
Es evidente la estrecha relación existente entre la Odontología estética y
los materiales fotoactivables. Esta necesaria "dependencia", que
inicialmente quedaba limitada a la aplicación de las lámparas de
fotopolimerización sobre resinas compuestas, se ha visto incrementada en los últimos
tiempos por la utilización, cada vez más frecuente, de la activación lumínica
sobre productos para el blanqueamiento dental. Así pues, ante esta nueva
demanda, la industria ha incrementado sus esfuerzos para el desarrollo y
aplicación en Odontología de nuevas fuentes de luz cada vez más rápidas y
eficaces.
Los Odontólogos, que hasta hace muy pocos años sólo utilizábamos y conocíamos
un único tipo de lámparas de polimerización, nos vemos ahora obligados a
"navegar" entre múltiples opciones tecnológicas a la hora de elegir
una fuente lumínica adecuada para la fotoactivación de nuestros materiales clínicos.
Es por tanto imprescindible conocer los tipos y características básicas de las
diferentes tecnologías de fotoactivación para poder decidir cual se adapta
mejor a nuestras necesidades.
La luz ultravioleta fue el primer tipo de fuente lumínica utilizada para la
fotoactivación de composites en la década de los setenta, aunque se reemplazó
rápidamente por otros sistemas debido a su escasa capacidad de penetración,
lentitud de fotoactivación y riesgo de dermatosis o lesión ocular ante
exposiciones prolongadas (1,2). No obstante, es interesante recordar que, a
pesar de que su uso se abandonó hace ya más de 25 años, todavía en la
actualidad seguimos leyendo o escuchando en ocasiones el concepto incorrecto de
"polimerizamos mediante luz ultravioleta...".
Así pues, desde mediados de los ochenta y hasta mitad de los noventa, la
principal fuente de iluminación utilizada ha sido la lámpara halógena, la
cual ha sufrido una escasa evolución cualitativa durante este periodo ya que
los principales esfuerzos científicos se encaminaban hacia la mejora de la
polimerización mediante el desarrollo y evolución sobre la propia composición
química de los materiales fotocurables.
En la actualidad, la industria ha vuelto a prestar atención a la fuente lumínica
de fotoactivación como nueva posibilidad para la mejora en las propiedades clínicas
de estos materiales, introduciendo en el mercado, en ocasiones de forma masiva,
nuevas lámparas de fotopolimerización que pretenden mejorar las prestaciones
de las antiguas lámparas halógenas o que incorporan otros tipos de fuentes lumínicas
teóricamente más eficientes.
La principal misión de la lámpara de fotoactivación en el proceso de
endurecimiento del composite o en su aplicación sobre un agente blanqueador,
consiste en la activación, mediante su energía lumínica, de los compuestos químicos
fotoiniciadores existentes en la propia formulación del material, los cuales
desencadenarán la reacción química de transformación del producto inicial en
el producto final deseado. Estos compuestos, cuyo principal representante son
las canforoquinonas, son especialmente sensibles a la energía lumínica en el
rango de los 470-475 nm de longitud de onda (luz azul), provocando tras su
fotoactivación, la aparición de radicales libres capaces de desencadenar la
reacción química deseada sobre el compuesto (3) (figura 1).
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Fig
1: Espectro electromagnético |
Teniendo esto en cuenta, podemos comprender cómo el desarrollo tecnológico de
las lámparas de fotopolimerización se centra en la búsqueda de una fuente
luminosa que en virtud de su máxima potencia y espectro lumínico adecuado,
consiga estimular, en el menor tiempo posible, el mayor número de moléculas
fotoactivadoras presentes en el compuesto fotoactivable.
Así pues, según lo anteriormente expuesto, todas las lámparas de
fotopolimerización existentes actualmente en el mercado, pueden ser
clasificadas, en función del tipo de fuente lumínica que posean, en cuatro
grupos:
1.-
LÁMPARAS HALÓGENAS:
Son lámparas de tipo "incandescente", es decir, su luz es emitida por
un filamento de Volframio puesto en incandescencia por el paso de corriente. En
el interior de su ampolla de vidrio existe una atmósfera gaseosa de halógeno
(grupo VII de la tabla periódica) cuya función es evitar que el filamento
incandescente se queme.
Generan una luz blanca intensa que deberá ser filtrada mediante la interposición
de un filtro óptico que permita obtener una luz azul que incluirá únicamente
el rango de longitud de onda eficiente para la fotoactivación de las
canforoquinonas y elimine en lo posible la emisión de fotones de longitud de
onda "no útil" para la activación del citado fotoiniciador, que además
podrían provocar sobrecalentamiento del diente durante la polimerización
(figura 2).
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Fig
2: Bombilla halógena y filtro óptico para luz azul. |
El espectro de emisión de estas lámparas es de 360-500 nm, con pico energético
en los 460 nm.
En función de su potencia lumínica pueden subdividirse a su vez en 2 tipos:
1.1.- HALÓGENAS CONVENCIONALES: Densidad de potencia (potencia lumínica
por unidad de superficie) de 350-700 mW/cm2 (figura 3).
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Fig
3: Ejemplo de halógena convencional - Spectrum 201 RE (Dentsply) |
1.2.- HALÓGENAS DE ALTA DENSIDAD DE POTENCIA: Densidad de potencia mayor
de 700 a 1700 mW/cm2, que se consigue mediante el uso de bombillas más potentes
o puntas "turbo" que enfocan y concentran la luz en un área más
pequeña que por tanto recibirá una mayor densidad lumínica (4) (figura 4).
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Fig
4: Ejemplo de halógena de alta intensidad - Bluelight Pro (Mectron). |
2.-
LÁMPARAS DE PLASMA (DE ARCO, XENON O PAC):
Su aplicación en Odontología ha sido relativamente reciente (año 1997-98).
Son lámparas de "arco", es decir, emiten la luz mediante una descarga
eléctrica en forma de arco voltaico entre dos electrodos de tungsteno separados
a una determinada distancia. En el interior de la lámpara existe gas Xenón a
elevada presión que evita la evaporación de los electrodos (figuras 5 y 6).
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Fig
5: Ejemplo de lámpara de plasma - Apollo 95 E (DMDS). |
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Fig
6: Bombilla de plasma |
La luz generada con este tipo de dispositivo es de elevada potencia (1400-2700
mW/cm2) y ,al igual que en las lámparas halógenas, de color blanco, por lo que
también requiere de la interposición de un filtro óptico para la obtención
de la banda de longitud de onda deseada (5-7).
No obstante, el espectro luminoso original (sin filtrar) de este tipo de lámparas,
al contrario de lo que sucede con las lámparas halógenas, carece prácticamente
de rayos infrarrojos, por lo que teóricamente, según el fabricante, se trata
de un tipo de luz con menor poder calorífico y por tanto con menos riesgo de
provocar sobrecalentamiento pulpar durante la fotopolimerización. De todas
formas, este es un tema un tanto controvertido y no existe unanimidad entre los
distintos investigadores a este respecto, ya que también se han publicado
estudios experimentales contradictorios en este campo (8,9).
El sobrecalentamiento pulpar durante la polimerización de capas profundas de
composite puede ser una cuestión de elevado interés si consideramos la
existencia de estudios in vivo sobre monos, que establecen el límite admisible
de elevación de la temperatura pulpar en 5,5º C, apareciendo a partir de dicho
incremento térmico lesiones odontoblásticas irreversibles.
El filtrado óptico que se utiliza en este tipo de lámpara, comparado con el de
las halógenas, logra un estrecho espectro de emisión mucho más aproximado al
que requiere el fotoiniciador canforoquinona, presentando un pico de longitud de
onda de elevada intensidad entre 460-480nm. Esto explicaría el hecho de la
posible mayor eficiencia lumínica de este tipo de lámpara que permite
fotopolimerizaciones rápidas del composite.
Por contrapartida, el presentar este estrecho espectro de emisión conlleva el
inconveniente de que estas lámparas no podrán fotopolimerizar adecuadamente
algunos materiales (la minoría) que poseen otro tipo de fotoactivador
(1-fenil-1,2-propandiona) cuya longitud de onda óptima son los 410 nm.
3.-
LÁMPARAS LÁSER:
De entre todos los sistemas láser con aplicación terapéutico-quirúrgica en
Odontología (He-Ne, CO2, Argón, Diodos, Ne:YAG, Er:YAG...) sólo existen dos
tipos que a su vez puedan ser utilizados para la fotoactivación de composites
y/o agentes blanqueadores (10-13):
3.1.-
LÁSER DE ARGÓN:
Es un láser con medio activo de tipo gaseoso (gas Argón). Según modelos,
emite una luz azul de 488 nm o azul-verde de 488-514 nm y densidad de potencia
entre 750 y 1300 mW/cm2 (14). No requiere filtro óptico, ya que su longitud de
onda se aproxima bastante a la longitud de onda de la canforoquinona, por lo que
puede utilizarse tanto para la fotopolimerización de composites como para la
activación de la mayoría de agentes blanqueadores fotoactivables existentes en
el mercado.
El haz luminoso del láser altamente monocromático y coherente (fotones con una
única longitud de onda y emitidos en una misma dirección con mínima
divergencia del haz) puede conseguir una disminución de la potencia necesaria
para lograr el mismo efecto que los otros tipos de lámparas (mayor eficiencia
lumínica). Posee, por tanto, una importante capacidad de penetración y genera
poco sobrecalentamiento pulpar. Según algunos estudios, permite una
fotopolimerización rápida de resinas (3 veces más rápida que con una lámpara
halógena convencional) y con mayor fuerza de adhesión (15,16). No obstante al
tratarse de un haz luminoso monocromático con espectro de longitud de onda
extremadamente estrecho podrá existir un mayor número de materiales
fotoactivables no compatibles con este sistema de fotopolimerización, lo que
unido a su elevado precio explica el hecho de su escasa difusión para este tipo
de aplicaciones clínicas.
3.2.-
LÁSER DE DIODOS:
Es un láser con medio activo de tipo sólido (diodo semiconductor de Arseniuro
de Galio y Aluminio). Constituye una de las formas más recientes de producción
de láser aplicadas en medicina.
Emite una luz roja con longitud de onda entre 830 y 904 nm (espectro
infrarrojo). Su longitud de onda fuera del espectro visible justifica el hecho
de que este tipo de láser no pueda ser utilizado para fotopolimerizar
composites.
Sus principales aplicaciones en Odontología son las terapéutico-quirúrgicas
propias del resto de láseres médicos y el blanqueamiento dental pero únicamente
con geles blanqueadores específicamente formulados para ser activados con la
longitud de onda particular de este láser (17) (figuras 7 y 8).
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Fig
7: Ejemplo de laser de diodo - Opus 5 (Opus Dent). |
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Fig
8: Blanqueador Opus White (específico para lámparas Opus 5 y 10). |
Según su fabricante, en el campo del blanqueamiento dental aporta las ventajas
de ser una fuente de fotoactivación exenta de radiación U.V., que no provocará
sobrecalentamiento pulpar y con resultados muy eficaces (una única sesión de
20-60 min).
4.-
LÁMPARAS DE DIODOS:
Constituyen el tipo de lámparas de fotopolimerización de tecnología más
reciente (figura 9). Utilizan como fuente de iluminación los V-LED
(visible-light emitting diodes). Este tipo de fuente luminosa es una de las más
comúnmente utilizadas en la industria de la optoelectrónica para paneles
indicadores de todo tipo.
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Fig
9: Ejemplo de lámpara de diodos - Lux o Max (Aqueda). |
Los V-LED, son lámparas de tipo "luminiscente" basadas en la
utilización de determinados materiales semiconductores que poseen la propiedad
de polarizarse al ser atravesados por la corriente eléctrica emitiendo energía
óptica en forma de luz visible (fenómeno de electroluminiscencia).
El color de la luz emitida (longitud de onda) depende del tipo de semiconductor
utilizado en la confección del V-LED (18).
En las lámparas de fotopolimerización se utilizan simultáneamente varios
V-LED (7 a 21) de semiconductor SiC o InGaN, ordenados en círculos concéntricos
que emiten una luz azul de 450-480 nm, con pico en los 470 nm y potencia lumínica
entorno a 400 mW/cm2 (19-23) (figura 10).
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Fig
10: Lámparas de 7, 19 y 21 LED. |
El hecho de utilizar V-LED confiere a este tipo de lámparas una serie de
ventajas respecto a sus predecesoras:
-
Pequeño tamaño y ergonómicas debido al pequeño diámetro de la fuente
luminosa (el diámetro de un V-LED es de 2 - 4,5 mm).
- Silenciosas puesto que este tipo de bombillas no requieren refrigeración
mediante ventilador.
- Bajo consumo eléctrico, lo que permite el uso de batería que evita a su vez
la incomodidad de la existencia del cable conectado a la base.
- Son bombillas de larga duración y no presentan (según el fabricante) pérdida
de intensidad de iluminación por envejecimiento de la bombilla (a diferencia de
lo que ocurre con las bombillas halógenas y de plasma).
- Los V-LED empleados emiten luz azul con la longitud de onda adecuada para la
fotoactivación sin necesidad de interposición de filtro óptico. Ello
justifica que con menor potencia lumínica dispongamos de una fuente luminosa de
eficiencia comparable a la de las lámparas halógenas de mayor potencia pero
con ausencia de las radiaciones caloríficas indeseables próximas a la banda
del rojo (figuras 11 y 12).
- El hecho de no requerir filtro óptico elimina el riesgo de pérdida
progresiva de eficiencia lumínica derivada del deterioro por envejecimiento del
citado filtro (existente en las lámparas halógenas y de plasma).
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Fig
11: Luz azul emitida por diodos. |
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Fig
12: Color original de la luz sin filtrar emitida por bombilla halógena,
de plasma y LEDs. |
Por último, según lo expuesto en la clasificación anterior, podemos
comprender cómo, teóricamente el grado de eficiencia lumínica que cada lámpara
poseerá para fotoactivar, será directamente proporcional a la intensidad de
luz generada y a la coincidencia de su espectro lumínico con el del
fotoactivador químico del material a activar. Esto nos permite clasificar también
las lámparas en función de la rapidez con que son capaces de fotoactivar
adecuadamente el material:
1.-
LÁMPARAS DE VELOCIDAD DE POLIMERIZACIÓN RÁPIDA:
En este grupo se incluyen la lámpara de plasma (3-6 seg/capa 2 mm de
composite), lampara láser (7-14 seg/capa 2 mm de composite), y la lámpara halógena
de alta intensidad (5-10 seg/capa 2 mm de composite).
2.-
LÁMPARAS DE VELOCIDAD DE POLIMERIZACIÓN CONVENCIONAL:
Grupo constituido por las lámparas halógenas convencionales y lámparas de
diodos (20-40 seg/capa 2 mm de composite).
BIBLIOGRAFÍA:
